Родился 7 июля 1860 г. в д. Калиште (Богемия; ныне община в районе Пельгржимов, край Высочина, Чешская Республика) в еврейской семье. Отец - Бернхард Малер (1827-1889) - был торговцем, мать - Мария Германн (1837-1889) - происходила из семьи мелкого фабриканта. Густав был вторым ребенком в семье, всего же у четы Малеров было 14 детей, но до взрослого возраста дожили только пятеро из них.
Вскоре после рождения второго сына семья переехала в Южную Моравию, в небольшой промышленный город Йиглаву, где Бернхард Малер открыл трактир.
В шесть лет Густав Малер начал заниматься игрой на фортепиано, в десять лет впервые выступил как пианист на публичном концерте в Йиглаву. К этому же времени относятся его первые композиторские опыты.
В 1875 г. он поступил в Венскую консерваторию Общества друзей музыки. Учился у Юлиуса Эпштейна (фортепиано), Роберта Фукса (гармония), Франца Кренна (композиция). В 1878-1880 гг. прослушал также курс лекций по истории музыки и философии в Венском университете, посещал уроки известного австрийского композитора и органиста Антона Брукнера.
Окончил консерваторию в 1878 г. Непродолжительное время подрабатывал, давая частные уроки музыки. В 1880 г. дирижировал опереттами на австрийском курорте Бад-Халль.
Малера считали подающим надежды пианистом, но его первые композиторские опыты не были приняты педагогами. В 1881 г. он представил на Бетховенский конкурс кантату "Жалобная песнь" (Das klagende Lied), над которой работал с 1878 по 1880 г. Однако жюри, в состав которого входили известные музыканты, в том числе композитор Иоганнес Брамс, отклонило сочинение. Впоследствии Малер несколько раз перерабатывал свое вокально-симфоническое произведение, о котором говорил, что именно в нем "нашел себя как Малера", и представил его широкой публике только в 1901 г.
С 1881 г. Густав Малер работал первым капельмейстером в Лайбахе (ныне Любляна, Словения), в 1883 г. - в Ольмюце (Оломоуц, Чехия). Непродолжительное время был хормейстером итальянской оперной труппы в венском Карл-театре.
В 1883-1885 гг. - второй дирижер и хормейстер Королевского театра Кассель (Германия). В 1884 г. сочинил на собственные стихи "Песни странствующего подмастерья" (Lieder eines fahrenden Gesellen), позже переработанные в вокальный цикл для голоса и оркестра. На публике это сочинение впервые было исполнено в 1896 г. Оно же стало основой будущей Первой симфонии композитора.
В 1885 г. работал в Немецком театре в Праге, где впервые дирижировал операми Кристофа Глюка, Вольфганга Амадея Моцарта, Рихарда Вагнера, произведениями Людвига ван Бетховена.
В 1886 г. переехал в Лейпциг, где был принят вторым дирижером Лейпцигской оперы. В январе 1887 г. Густав Малер заменил первого дирижера Артура Никиша, приняв на себя руководство исполнением тетралогии Вагнера "Кольца нибелунга". По просьбе внука известного немецкого композитора Карла Марии Вебера дописал незавершенную оперу Вебера "Три Пинто", премьера которой в 1888 г. сделала Малера знаменитым.
В 1888 г. написал Симфонию № 1 ре мажор (Первую симфонию), исполненную им год спустя. Но это сочинение не было принято современниками композитора.
В 1888 г. из-за разногласий с руководством Лейпцигской оперы покинул театр и уехал в Будапешт. В 1888-1891 гг. занимал должность музыкального директора Венгерского королевского оперного театра. Здесь он, в частности, впервые поставил несколько произведений Вагнера на венгерском языке, а также "Дон Жуан" Моцарта в своей интерпретации, которая получила одобрение Иоганнеса Брамса.
В 1891 г. Густав Малер в очередной раз сменил место работы, став первым дирижером Городского театра в Гамбурге. Он провел в Гамбурге шесть лет, за это время закончил оркестровую редакцию вокального цикла "Волшебный рог мальчика" (Des Knaben Wunderhorn; на основе антологии старинных немецких песен и баллад), Вторую и Третью симфонии, в основу которых были положены тексты Фридриха Клопштока и Фридриха Ницше, и др.
В марте 1895 г. Малер представил публике первые три части своей Второй симфонии в концерте, который проходил под управлением Рихарда Штрауса.
В декабре того же года он исполнил ее целиком вместе с Берлинским филармоническим оркестром. В 1896-1897 гг. была представлена часть Третьей симфонии Малера. Однако публика и критики неоднозначно приняли эти произведения, многие обвинили автора в отсутствии таланта.
Сам Густав Малер называл себя "неисполняемым композитором". Его творческие искания приводили к нарушению устоявшихся представлений о симфонической музыке. Малера упрекали в эклектизме, смешении стилей и жанров, резкой смене тональности и др. Кроме того, неприятие критиков и публики вызывали введение в симфонические партитуры нехарактерных регистров традиционных инструментов, а также инструментов, которые ранее никогда не звучали в оркестре (гитара, мандолина, колокольчик и др.), увеличенные оркестровые и хоровые составы и др.
Однако после успешной работы на посту дирижера в Гамбурге ему поступило предложение перейти на место третьего дирижера в Венскую придворную оперу. Для этого в начале 1897 г. музыкант был вынужден принять католичество (в Вене сильны были антисемитские настроения). Весной того же года он посетил с концертами Мюнхен, Будапешт и Москву. В апреле в театре Гамбурга был дан последний концерт под управлением Малера. По воспоминаниям современников, публика вызывала его на бис не менее шестидесяти раз.
Весной 1897 г. Густав Малер переехал в Вену. 11 мая он впервые предстал перед публикой с исполнением "Лоэнгрина" Вагнера, которое произвело огромное впечатление как на зрителей, так и на критиков. В сентябре того же года занял место директора Придворной оперы - высший пост в австрийской музыкальной иерархии того времени.
Густав Малер проработал в Вене десять лет, и этот период многие музыковеды считают расцветом Придворной оперы. Дирижер собрал новый виртуозный ансамбль исполнителей, пригласил дирижеров Франца Шалька, Бруно Вальтера, Александра фон Цемлинского. Поставил более 60 опер, среди которых - "Тристан и Изольда" (1903) и "Золото Рейна" (1905) Вагнера, "Фиделио" Бетховена (1904), цикл лучших опер Моцарта, подготовленный к 150-летию со дня рождения композитора (1906), и др. Открыл для публики сочинения, которые ранее не пользовались успехом: "Жидовку" Фроманталя Галеви, "Белую даму" Франсуа Адриена Буальдье. Свои лучшие постановки, вошедшие в историю австрийского театра, осуществил вместе с художником-сценографом Андреасом Роллером.
Одновременно с 1898 по 1901 г. выступал вместе с Венским филармоническим оркестром.
В ноябре 1901 г. Густав Малер познакомился с Альмой Шиндлер, приемной дочерью известного австрийского художника Карла Молля. В марте 1902 г. они поженились. У супругов родились две дочери: Мария (1902-1907) и Анна Юстина (1904-1988).
В Австрии Густав Малер закончил свою Четвертую симфонию и написал еще четыре, создал второй вокальный цикл на стихи из "Волшебного рога мальчика" ("Семь песен последних лет", Sieben Lieder aus letzter Zeit), а также цикл "Песни об умерших детях" (Kindertotenlieder) на стихотворения Фридриха Рюккерта.
В июне 1902 г. композитор Рихард Штраус устроил первое полное исполнение Третьей симфонии Малера на музыкальном фестивале в Крефельде. Концерт прошел с триумфом, после чего сочинениями Малера заинтересовались другие дирижеры: Юлиус Бутс и Вальтер Дамрош впервые исполнили его произведения в США, Виллем Менгельберг - в Голландии. Музыка Малера была включена в программу ежегодного фестиваля Всегерманского музыкального союза.
В конце 1907 г. дирижер был вынужден оставить свой пост в Венской придворной опере. Причиной послужило как недовольство жесткой дисциплиной, установленной Малером в театре, так и нападки критиков и антисемитской прессы. Кроме того, у Малера начался конфликт с администрацией оперы, считавшей, что занятие им композиторской деятельностью, ведет к пренебрежению обязанностями художественного руководителя и директора театра. В том же году скончалась старшая дочь Малера Мария, а у самого музыканта диагностировали тяжелое заболевание сердца.
После отставки администрация венской Придворной оперы назначила Малеру пенсию с условием, что он не будет более работать в оперных театрах Вены, чтобы не создавать конкуренцию.
В результате по приглашению Генриха Конрида, директора нью-йоркской "Метрополитен-опера", Малер занял место главного дирижера театра. Несмотря на то, что на сцене "Метрополитен-опера" музыкант так и не смог в полной мере воплотить свой замысел "единой композиции" произведения, его постановки "Тристан и Изольда" Вагнера и "Пиковая дама" Петра Чайковского (первое исполнение в США) имели большой успех у публики.
В 1909 г., покинув "Метрополитен-опера", Малер стал главным дирижером Нью-Йоркского филармонического оркестра. До начала 1911 г. оркестр под управлением дирижера дал в общей сложности 95 концертов, в том числе и за пределами Нью-Йорка. В программу вошли новые партитуры американских, английских, французских, немецких и др. авторов.
В 1909-1910 гг. Малер закончил работу над "Песнью о земле" для солистов и оркестра (Das Lied von der Erde) и ее заключительной частью "Прощание" (Der Abschied), написал Девятую симфонию и начал работу над Десятой (осталась неоконченной).
В сентябре 1910 г. в Мюнхене в присутствии принца-регента Луитпольда Баварского с триумфом прошла премьера Восьмой симфонии Густава Малера. В постановке приняли участие около тысячи человек: оркестранты, солисты и три хора. Фактически ее исполнение стало первым признанием таланта Густава Малера как композитора.
В апреле 1911 г., будучи тяжело больным, Малер прибыл в Париж для лечения в Институте Пастера, однако помочь ему врачи не смогли. В начале мая он вернулся в Вену, где шесть дней провел в клинике. Все это время в прессе ежедневно публиковались сведения о состоянии здоровья Малера.
18 мая 1911 г. Густав Малер скончался в Вене. Был похоронен на Гринцингском кладбище, рядом со своей дочерью.
Густава Малера считают композитором, который завершил традицию философского классико-романтического симфонизма (Людвиг ван Бетховен, Франц Шуберт, Иоганнес Брамс и др.), и стал предтечей экспрессионизма в музыке. По мнению критиков, особенное влияние творчество Малера оказало на Дмитрия Шостаковича, Альфреда Шнитке, Бенджамина Бриттена.
Фактически открытие Густава Малера для публики началось в 1960-х гг., когда полные циклы его симфоний были записаны такими выдающимися дирижерами, как Леонард Бернстайн, Георг Шолти, Рафаэль Кубелик и Бернард Хайтинк. По словам Бернстайна, музыка Малера "орошала наш мир дождем красоты, равной которой не было с тех пор".
Для увековечения памяти композитора и исследования его работ в 1955 г. в Вене было создано Международное общество Густава Малера. Одним из инициаторов создания Общества стал немецкий оперный и симфонический дирижер, пианист, исследователь творчества Малера Бруно Вальтер (1876-1962).
В 1960 г. Общество начало издание собрания сочинений композитора. Выпуск первого тома (Седьмая симфония) был приурочен к 100-летию со дня рождения Густава Малера. 12-й том вышел в 1980 г., к 25-летию самой организации.
В 1958 г. Международное общество учредило Золотую медаль Малера (Mahler-Goldmedaille) - за особые заслуги в пропаганде творчества композитора.
В 1974 г. британский режиссер Кен Рассел (1927-2011) снял биографический фильм о жизни композитора и дирижера. Роль Густава Малера исполнил известный английский актер Роберт Пауэлл.